Μελέτη μηχανισμών ανάπτυξης επιφανειακών φορτίων σε νανοδομές οξειδίων
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Θεοφίλου, Γιώργος
Theofilou, Giorgos
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικής
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Πολλές από τις θεμελιώδεις διεργασίες που ορίζουν την δραστικότητα των υλικών με το
περιβάλλον καθορίζονται από τη διεπιφανειακή φυσικοχημεία των λεγόμενων
«επιφανειακών όξινων-θέσεων». Στα οξείδια μετάλλων, αυτές συχνά σχετίζονται με τις
επιφανειακές ομάδες υδροξυλίων σε σχέση με το γειτονικό μεταλλικό ιόν. Σε αυτή τη
Μεταπτυχιακή Εργασία, θα μελετήσουμε τις αντιδράσεις πρωτονίωσης-αποπρωτονίωσης
των επιφανειακών αμφοτερικών θέσεων νανοοξειδίων και τις αλληλεπιδράσεις της
επιφάνειας με ανιόντα και κατιόντα (Ιοντική Ισχύς). Η μελέτη βασίζεται στο Μοντέλο
Τριπλής Διπλοστιβάδας (Gouy-Chapman-Stern) με κύριο γνώμονα την ανάπτυξη
επιφανειακού φορτίου στα νανοοξείδια. Τα υπό μελέτη υλικά έχουν συντεθεί με τεχνολογία
Ψεκασμού Πυρόλυσης Φλόγας (FSP) και είναι τα εξής : TiO2 , NaTaO3 , Fe-Oxides , CuO .
Επίσης, κάθε υλικό μελετάται υπό τέσσερεις διαφορετικές διεργασίες : 1)Το υλικό όπως
παράχθηκε από το FSP (As Prepared), 2)Φρυγμένο , 3) Πλυμένο με αιθανόλη, 4)
Ενυδατωμένο. Κάθε διεργασία μπορεί να έχει διαφορετική επίπτωση στην ανάπτυξη
επιφανειακών φορτίων. Πειραματικά, το φορτίο μετράται ως δυναμικό «ζ» καθορίζοντας
αρχικά την Ηλεκτροφορητική Κινητικότητα με μέτρηση LDV (Laser Doppler Velocimetry)
και έπειτα λύνοντας την εξίσωση Henry. Στην τιμή pH όπου το δυναμικό «ζ» είναι μηδέν,
ορίζεται το Σημείο Μηδενικού Φορτίου (Point of Zero Charge, P.Z.C.), το οποίο αποτελεί
αναλλοίωτη φυσική ποσότητα και χαρακτηριστικό της δομής του εκάστοτε υλικού. Με την
φασματοσκοπία EPR, χρησιμοποιώντας την τεχνική «spin trapping» με το μόριο DMPO,
υπολογίζουμε τις φωτοεπαγόμενες ρίζες OH/nm2 και παρατηρούμε εάν επαληθεύεται το
μοντέλο Gouy-Chapman-Stern. Περεταίρω χαρακτηρισμός γίνεται με XRD όπου βλέπουμε
κατά πόσο το μέγεθος των σωματιδίων επηρεάζει τις επιφανειακές ιδιότητες, με BET για τον
υπολογισμό της SSA και με TG για την συσχέτιση της επιφάνειας των υλικών με την θερμική
σταθερότητα τους. Με βάση τα παραπάνω, αποσκοπούμε να προτείνουμε την προτιμητέα
διεργασία εκάστοτε υλικού για βέλτιστη απόδοση σε πειράματα κατάλυσης.
Many of the fundamental processes which define the potency of materials in regard to the environment are built upon the interfacial physical chemistry of the so called “acidic surface-sites”. When studying metal oxides, those sites are correlated with the surface hydroxyl groups in relation to the metal ions. In this Master Thesis, we will study the protonation-deprotonation mechanisms of the amphoteric surface sites of nanooxides along with the anion and cation interactions (Ionic Strength). The study is based upon the Gouy-Chapman-Stern model and specializes in the development of surface charge in nanooxides. The materials used have been synthesized with Flame Spray Pyrolysis (FSP) and are the following: TiO2, NaTaO3, Fe-Oxides, CuO. Also, each material is studied under 4 different treatments: 1) As Prepared, 2) Calcinated, 3) Ethanol Washed, 4) Hydrated. Each treatment has a different effect on surface charge development. As for the experimental methods, using Laser Doppler Velocimetry (LDV) we measure the Electrophoretic Mobility which is used in solving the Henry equation and obtaining the Zeta Potential. The pH value in which the Zeta Potential is equal to zero is defined as the Point of Zero Charge (PZC) and is regarded as a fundamental physical value. EPR Spectroscopy is used to calculate the photo-induced OH Radicals/nm2 taking advantage of the “spin trapping” method with the DMPO molecule and serves as a verification of the Gouy-Chapman-Stern Model. Further characterization of our materials is conducted with XRD to correlate surface properties with particle size, with BET to calculate the SSA and with TG to determine how thermal stability affects the surface charge development mechanisms. Considering all of the above, we aim to determine and suggest the most effective series of treatments on the discussed materials in order to increase their performance in catalysis experiments.
Many of the fundamental processes which define the potency of materials in regard to the environment are built upon the interfacial physical chemistry of the so called “acidic surface-sites”. When studying metal oxides, those sites are correlated with the surface hydroxyl groups in relation to the metal ions. In this Master Thesis, we will study the protonation-deprotonation mechanisms of the amphoteric surface sites of nanooxides along with the anion and cation interactions (Ionic Strength). The study is based upon the Gouy-Chapman-Stern model and specializes in the development of surface charge in nanooxides. The materials used have been synthesized with Flame Spray Pyrolysis (FSP) and are the following: TiO2, NaTaO3, Fe-Oxides, CuO. Also, each material is studied under 4 different treatments: 1) As Prepared, 2) Calcinated, 3) Ethanol Washed, 4) Hydrated. Each treatment has a different effect on surface charge development. As for the experimental methods, using Laser Doppler Velocimetry (LDV) we measure the Electrophoretic Mobility which is used in solving the Henry equation and obtaining the Zeta Potential. The pH value in which the Zeta Potential is equal to zero is defined as the Point of Zero Charge (PZC) and is regarded as a fundamental physical value. EPR Spectroscopy is used to calculate the photo-induced OH Radicals/nm2 taking advantage of the “spin trapping” method with the DMPO molecule and serves as a verification of the Gouy-Chapman-Stern Model. Further characterization of our materials is conducted with XRD to correlate surface properties with particle size, with BET to calculate the SSA and with TG to determine how thermal stability affects the surface charge development mechanisms. Considering all of the above, we aim to determine and suggest the most effective series of treatments on the discussed materials in order to increase their performance in catalysis experiments.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Σημείο μηδενικού φορτίου, Δυναμικό ζήτα, Ρίζες υδροξυλίου, Point of zero charge, Zeta potential, Hydroxyl radicals
Θεματική κατηγορία
Νανοοξείδια και επιφανειακή φυσικοχημεία, Nanooxides and surface physical chemistry
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικής
Όνομα επιβλέποντος
Δεληγιαννάκης, Ιωάννης
Εξεταστική επιτροπή
Δεληγιαννάκης, Ιωάννης
Μπουρλίνος, Αθανάσιος
Μάρκου, Αναστάσιος
Μπουρλίνος, Αθανάσιος
Μάρκου, Αναστάσιος
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
165
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States